協(xié)作通信技術(shù)及其發(fā)展與應(yīng)用

協(xié)作通信技術(shù)及其發(fā)展與應(yīng)用摘要：在無線傳輸中，由于存在多徑衰落，嚴(yán)重影響了傳輸?shù)馁|(zhì)量，并極大限制了系統(tǒng)的容量。協(xié)作通信通過不同用戶共享天線，使單天線終端也可以獲得分集增益，因而得到了日益廣泛的關(guān)注。文章對(duì)協(xié)作通信的發(fā)展歷史、應(yīng)用前景、基本原理以及性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行了介紹。關(guān)鍵詞：無線通信；多徑衰落；空間分集；協(xié)作通信引言移動(dòng)信道中存在的多徑衰落現(xiàn)象嚴(yán)重影響著傳輸質(zhì)量，并極大限制了系統(tǒng)的容量。為了減小多徑衰落所造成的不良影響，通常采用多天線分集的方法。多天線分集也稱為MIMO（MultipleInputMultipleOutput，多輸入多輸出），可以在獲得空間分集增益的同時(shí)而不需要占用額外的帶寬和時(shí)間，因而在實(shí)際中應(yīng)用較多。然而，多天線分集技術(shù)要求在發(fā)送端或接收端配置多個(gè)天線來增加空間維，這對(duì)于在體積、功耗、重量和成本等方面具有較多限制的移動(dòng)終端來說是很難實(shí)現(xiàn)的。協(xié)作通信技術(shù)就是在這一背景下被提出的。1協(xié)作通信技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用前景協(xié)作通信的概念最初由Sendonaris等人在1998年提出，也稱為協(xié)作分集或協(xié)作式MIMO[1]。Sendonaris等人還給出了兩個(gè)用戶進(jìn)行協(xié)作通信的信道模型，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)其吞吐量、中斷概率、可達(dá)速率等進(jìn)行了推導(dǎo)和分析[2，3]。Laneman和Wornell等人首先明確提出了放大轉(zhuǎn)發(fā)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)這兩種最基本的中繼轉(zhuǎn)發(fā)方式[4]。之后，他們又提出了固定中繼、選擇中繼以及增強(qiáng)中繼這三種不同的協(xié)作協(xié)議[5]。Hunter和Nosratinia將信道編碼與解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作結(jié)合，提出了編碼協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了空域分集與碼域分集的結(jié)合[6]。近幾年，不少移動(dòng)通信領(lǐng)域的學(xué)者都投入到協(xié)作通信技術(shù)的研究當(dāng)中，對(duì)協(xié)作通信的協(xié)議、協(xié)作系統(tǒng)中的資源分配策略、協(xié)作伙伴的選擇方法等問題進(jìn)行了研究和探索。另外，MeldaYuksel和ElzaErkip等人還將單天線終端間的協(xié)作推廣到多天線終端間的協(xié)作[7]，一些學(xué)者將網(wǎng)絡(luò)編碼與協(xié)作通信結(jié)合，研究協(xié)作下的網(wǎng)絡(luò)編碼方法[8]。協(xié)作通信技術(shù)可以應(yīng)用在無線通信的許多領(lǐng)域。比如在蜂窩系統(tǒng)中，通過用戶間的協(xié)作可以改善盲點(diǎn)地區(qū)和小區(qū)邊緣用戶的通信質(zhì)量；在保證一定誤比特率或中斷概率要求的前提下，通過協(xié)作可以降低發(fā)射功率，減少能量消耗。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，可以采取適當(dāng)?shù)膮f(xié)作策略和功率分配方法來降低和平衡節(jié)點(diǎn)的能量消耗，從而延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。2基本原理協(xié)作通信是一種通過不同用戶共享彼此天線而獲得分4結(jié)束語協(xié)作通信技術(shù)被提出之后受到了廣泛的關(guān)注，它為未來移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)更高傳輸速率和更好服務(wù)質(zhì)量提供了一種有價(jià)值的參考方案，具有廣泛的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)[1]A.Sendonaris，E.Erkip，B.Aazhang.IncreasingUplinkCapacityviaUserCooperationDiversity[C].ISIT1998：156.[2]A.Sendonaris，E.Erkip，B.Aazhang.UserCooperationDiversity-PartI：SystemDescription[J].IEEETrans.Commun.，2003，51（11）：1927-1938.[3]A.Sendonaris，E.Erkip，B.Aazhang.UserCooperationDiversity-PartII：ImplementationAspectsandPerformanceAnalysis[J].IEEETrans.Commun.，2003，51（11）：1939-1948.[4]J.N.Laneman，G.W.Wornell.ExploitingDistributedSpatialDiversityinWirelessNetworks[C].AllertonConferenceonCommunications，ControlandComputing2000：1-12.[5]J.N.Laneman，D.N.C.Tse，G.W.Wornell.CooperativeDiversityinWirelessNetworks：EfficientProtocolsandOutageBehavior[J].IEEETrans.Inf.Theory.，2004，50（12）：3062-3080.[6]T.E.Hunter，A.Nosratinia.CodedCooperationunderSlowFading，F(xiàn)astFading，andPowerControl[C].36thAsilomarConferenceonSignalsSystemsandComputers，2002：118-122.[7]MeldaYuksel，ElzaErkip.Multiple-AntennaCooperativeWirelessSystems：ADiversity-MultiplexingTradeoffPerspective[J].IEEETrans.Inf.Theory.2007，53（10）：3371-3393.[8]BAOXingkai，LIJing.OntheOutagePropertiesofAdaptiveNetworkCode